Transport automation research Transport automation research Автоматика на транспорте 2412-9186 99731 10.20295/2412-9186-2025-11-02-109-119 Эксплуатация транспортных систем Operation of transport systems Эксплуатация транспортных систем Influence of Operating Conditions on the Electrical and Magnetic Parameters of Rails ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ НА ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И МАГНИТНЫЕ ПАРАМЕТРЫ РЕЛЬСОВЫХ ЛИНИЙ Шаманов Виктор Иннокентьевич Shamanov Viktor Innokent'evich shamanov_vi@mail.ru

доктор технических наук;

doctor of technical sciences;

 Российский университет транспорта (МИИТ) Россия Russian University of Transport (MIIT) Russian Federation 11 06 2025 11 06 2025 11 2 109 119 11 06 2025 https://atjournal.ru/en/nauka/article/99731/view

В статье приведены результаты исследований, показывающие, как изменяются в процессе эксплуатации модули продольного сопротивления рельсовых нитей для разных значений удельного сопротивления рельсов и удельной магнитной проницаемости. При этом учитывалось изменение активного сопротивления рельсов от потерь на гистерезис и действия поверхностного (скин-эффекта). Построены графики изменения модуля расчетного сопротивления рельсов в рельсовой нити на частотах сигнального тока 25, 50 и 150 Гц. В работе показано, что учет состояния рельсовых линий в конкретных условиях эксплуатации обеспечивает получение дополнительной информации о причинах сбоев в работе рельсовых цепей и систем автоматической локомотивной сигнализации. Это расширяет возможности расчетов режимов работы рельсовых цепей для повышения достоверности выявления причин их неустойчивой работы.

This paper presents the research demonstrating how the longitudinal resistance modules of rail threads change during operation for different values of specific resistance of rails and specific magnetic permeability. In this instance, the impact of hysteresis losses and surface (skin) effects on the active resistance of rails was carefully considered. Module change graphs were constructed for the calculated rail thread resistance at signal current frequencies of 25, 50 and 150 Hz. The rail thread specific operating conditions provide further information on the causes of failures in the operation of rail circuits and automatic locomotive alarm systems. This extends the range of calculations relating to rail circuit operation modes, with the aim of enhancing the efficient detection of failure causes.

 рельсовые нити; продольное сопротивление; удельное сопротивление; относительная магнитная проницаемость; скин-эффект; условия эксплуатации rail threads; longitudinal resistance; resistivity; relative magnetic permeability; skin effect; operating conditions

Ходкевич А. Г. Эволюция рельсовых цепей от реле до искусственного интеллекта / А. Г. Ходкевич, М. М. Соколов / Автоматика, связь, информатика. — 2022. — № 12. — С. 6–8. — DOI: 10.34649/AT.2022.12.12.001. Hodkevich A. G. Evolyuciya rel'sovyh cepey ot rele do iskusstvennogo intellekta / A. G. Hodkevich, M. M. Sokolov / Avtomatika, svyaz', informatika. — 2022. — № 12. — S. 6–8. — DOI: 10.34649/AT.2022.12.12.001. Розенберг Е. Н. Проектные решения РСУДП для ВСЖМ-1 / Е. Н. Розенберг, А. В. Озеров, А. Г. Баранов // Автоматика, связь, информатика. — 2024. — № 3. — С. 2–4. — DOI: 10.34649/AT.2024.3.3.001. Рис. 4. Диапазон изменения модуля электрического сопротивления рельсовых нитей для частоты 150 Гц Эксплуатация транспортных систем 118 Автоматика на транспорте. № 2, том 11, июнь 2025 Rozenberg E. N. Proektnye resheniya RSUDP dlya VSZhM-1 / E. N. Rozenberg, A. V. Ozerov, A. G. Baranov // Avtomatika, svyaz', informatika. — 2024. — № 3. — S. 2–4. — DOI: 10.34649/AT.2024.3.3.001. Ris. 4. Diapazon izmeneniya modulya elektricheskogo soprotivleniya rel'sovyh nitey dlya chastoty 150 Gc Ekspluataciya transportnyh sistem 118 Avtomatika na transporte. № 2, tom 11, iyun' 2025 Балуев Н. Н. Рельсовые цепи — вчера, сегодня, завтра / Н. Н. Балуев // Автоматика, связь, информатика. — 2019. — № 2. — С. 30–31. Baluev N. N. Rel'sovye cepi — vchera, segodnya, zavtra / N. N. Baluev // Avtomatika, svyaz', informatika. — 2019. — № 2. — S. 30–31. Na L. Fault Prediction of Track Circuit Based on Bidirectional Gated Recurrent Unit with Attention Mechanism / L. Na, S. Dai // 2022 IEEE 25th International Conference on Intelligent Transportation Systems (ITSC). — Macau, China. — 2022. — Pp. 1–6. — DOI: 10.1109/ ITSC55140.2022.9922582. Na L. Fault Prediction of Track Circuit Based on Bidirectional Gated Recurrent Unit with Attention Mechanism / L. Na, S. Dai // 2022 IEEE 25th International Conference on Intelligent Transportation Systems (ITSC). — Macau, China. — 2022. — Pp. 1–6. — DOI: 10.1109/ ITSC55140.2022.9922582. Vantuono W. Train control systems in the United States / W. Vantuono // International Railway Journal. — 2009. — Iss. 10. — Pp. 32–34. Vantuono W. Train control systems in the United States / W. Vantuono // International Railway Journal. — 2009. — Iss. 10. — Pp. 32–34. Railway Operation and Control. 3rd edition. — Washington: VTD Rail Publishing, Mountlake Terrace. — 2014. — 284 p. 7. Бадер М. П. Электромагнитная совместимость: учебник / М. П. Бадер. — М.: 2002. — 638 с. Railway Operation and Control. 3rd edition. — Washington: VTD Rail Publishing, Mountlake Terrace. — 2014. — 284 p. 7. Bader M. P. Elektromagnitnaya sovmestimost': uchebnik / M. P. Bader. — M.: 2002. — 638 s. Shamanov V. Formation of Interference from Power Circuits to Apparatus of Automation and Remote Control / V. Shamanov // Proceedings of 2018 IEEE East-West Design and Test Symposium, EWDTS 2018: electronic publication, Kazan, September 14–17, 2018. — Kazan: Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2018. — P. 8524676. — DOI: 10.1109/EWDTS.2018.8524676. Shamanov V. Formation of Interference from Power Circuits to Apparatus of Automation and Remote Control / V. Shamanov // Proceedings of 2018 IEEE East-West Design and Test Symposium, EWDTS 2018: electronic publication, Kazan, September 14–17, 2018. — Kazan: Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2018. — P. 8524676. — DOI: 10.1109/EWDTS.2018.8524676. Манаков А. Д. Опасное электромагнитное воздействие обратной тяговой сети переменного тока напряжением 25 кв на устройства ЖАТ / А. Д. Манаков, А. А. Рахмонбердиев // Автоматика на транспорте. — 2022. — Т. 8. — № 3. — С. 233–251. — DOI: 10.20295/2412-9186-2022-8- 03-233-251. Manakov A. D. Opasnoe elektromagnitnoe vozdeystvie obratnoy tyagovoy seti peremennogo toka napryazheniem 25 kv na ustroystva ZhAT / A. D. Manakov, A. A. Rahmonberdiev // Avtomatika na transporte. — 2022. — T. 8. — № 3. — S. 233–251. — DOI: 10.20295/2412-9186-2022-8- 03-233-251. Акулиничев Ю. П. Теория электрической связи: учебное пособие / Ю. П. Акулиничев, А. С. Бернгардт. — М.: ТУСУР, 2015. — 196 с. Akulinichev Yu. P. Teoriya elektricheskoy svyazi: uchebnoe posobie / Yu. P. Akulinichev, A. S. Berngardt. — M.: TUSUR, 2015. — 196 s. Тимофеев И. А. Электротехнические материалы и изделия: учебное пособие / И. А. Тимофеев. — СПб.: Лань, 2022. — 272 с. Timofeev I. A. Elektrotehnicheskie materialy i izdeliya: uchebnoe posobie / I. A. Timofeev. — SPb.: Lan', 2022. — 272 s. Аркатов В. С. Рельсовые цепи магистральных железных дорог: Справочник / В. С. Аркатов, Н. Ф. Котляренко, А. И Баженов, Т. Л. Лебедева. — М.: Транспорт, 1982. — 360 с. Arkatov V. S. Rel'sovye cepi magistral'nyh zheleznyh dorog: Spravochnik / V. S. Arkatov, N. F. Kotlyarenko, A. I Bazhenov, T. L. Lebedeva. — M.: Transport, 1982. — 360 s. Аркатов В. С. Рельсовые цепи магистральных железных дорог: справочник / В. С. Аркатов, Ю. В. Аркатов, С. В. Казеев, Ю. В. Ободовский. — М.: «ООО Миссия-М», 2006. — 496 с. Arkatov V. S. Rel'sovye cepi magistral'nyh zheleznyh dorog: spravochnik / V. S. Arkatov, Yu. V. Arkatov, S. V. Kazeev, Yu. V. Obodovskiy. — M.: «OOO Missiya-M», 2006. — 496 s. Свод правил «Железнодорожная автоматика и телемеханика. Правила проектирования». СП 235.1326000.2015. Утвержден приказом Минтранса России № 205 от 06.07.2015. — 176 с. Svod pravil «Zheleznodorozhnaya avtomatika i telemehanika. Pravila proektirovaniya». SP 235.1326000.2015. Utverzhden prikazom Mintransa Rossii № 205 ot 06.07.2015. — 176 s. Shamanov V. I. Interference from Traction-Current Harmonics in Rails on Automatic Locomotive Signaling Systems and Track Circuits / V. I. Shamanov, D. V. Denezhkin // Russian Electrical Engineering. — 2023. — Vol. 94. — Iss. 9. — Pp. 671–674. — DOI: 10.3103/s1068371223090134. Shamanov V. I. Interference from Traction-Current Harmonics in Rails on Automatic Locomotive Signaling Systems and Track Circuits / V. I. Shamanov, D. V. Denezhkin // Russian Electrical Engineering. — 2023. — Vol. 94. — Iss. 9. — Pp. 671–674. — DOI: 10.3103/s1068371223090134. Антонов А. Первичные параметры рельсовой линии различных участков железных дорог / А. Антонов, Е. Антонова, А. Дви Чахьяни, Г. Чернева // Механика, транспорт, коммуникации. — 2022. — Т. 20. — № 3/2. Antonov A. Pervichnye parametry rel'sovoy linii razlichnyh uchastkov zheleznyh dorog / A. Antonov, E. Antonova, A. Dvi Chah'yani, G. Cherneva // Mehanika, transport, kommunikacii. — 2022. — T. 20. — № 3/2. Shamanov V. I. The magnetic properties of rail lines and level of interferences for the apparatus of automatic control and telemechanics / V. I. Shamanov // Russian Electrical Engineering. — 2015. — Vol. 86. — Pp. 548–552. — DOI: 10.3103/S1068371215090102. Shamanov V. I. The magnetic properties of rail lines and level of interferences for the apparatus of automatic control and telemechanics / V. I. Shamanov // Russian Electrical Engineering. — 2015. — Vol. 86. — Pp. 548–552. — DOI: 10.3103/S1068371215090102. Bertotti G. Hysteresis in Magnetism: For Physicists, Materials Scientists, and Engineers / G. Bertotti. — Academic Press, 1998. — P. 558. Bertotti G. Hysteresis in Magnetism: For Physicists, Materials Scientists, and Engineers / G. Bertotti. — Academic Press, 1998. — P. 558. Смайт В. Электростатика и электродинамика / В. Смайт. М.: Иностр. лит-ра, 1954. — 604 с. Smayt V. Elektrostatika i elektrodinamika / V. Smayt. M.: Inostr. lit-ra, 1954. — 604 s. Fahy S. Electromagnetic screening by metals / S. Fahy, Ch. Kittel, S. G. Louie // American Journal Physics. — 1988. — Vol. 56. — Iss. 11. — Pp. 989–992. Fahy S. Electromagnetic screening by metals / S. Fahy, Ch. Kittel, S. G. Louie // American Journal Physics. — 1988. — Vol. 56. — Iss. 11. — Pp. 989–992. Усенко А. П. Активное внутреннее индуктивное сопротивление рельсов / А. П. Усенко, М. Г. Шалимов // Электроснабжение электрических железных дорог. — Омск, 1969. — Т. 104. — Ч. 1. — С. 65–70. Usenko A. P. Aktivnoe vnutrennee induktivnoe soprotivlenie rel'sov / A. P. Usenko, M. G. Shalimov // Elektrosnabzhenie elektricheskih zheleznyh dorog. — Omsk, 1969. — T. 104. — Ch. 1. — S. 65–70. Усенко А. П. К вопросу определения сопротивления рельса при повышенных частотах / А. П. Усенко // Энергоснабжение электрических железных дорог. — Омск, 1967. — Т. 83. — С. 67–71. Usenko A. P. K voprosu opredeleniya soprotivleniya rel'sa pri povyshennyh chastotah / A. P. Usenko // Energosnabzhenie elektricheskih zheleznyh dorog. — Omsk, 1967. — T. 83. — S. 67–71. Нейман Л. Р. Поверхностный эффект в ферромагнитных телах / Л. Р. Нейман. — Ленинград: Госэнергоиздат, 1949. — 190 с. Neyman L. R. Poverhnostnyy effekt v ferromagnitnyh telah / L. R. Neyman. — Leningrad: Gosenergoizdat, 1949. — 190 s. Гольдберг Ф. Я. За рациональное конструирование внутрицеховых электросетей / Ф. Я. Гольдберг // Электричество. — 1941. — № 4. — С. 28–32. Gol'dberg F. Ya. Za racional'noe konstruirovanie vnutricehovyh elektrosetey / F. Ya. Gol'dberg // Elektrichestvo. — 1941. — № 4. — S. 28–32. Баскаков С. И. Радиотехнические цепи и сигналы / С. И. Баскаков. — М.: Высшая школа, 2003. — 462 с. Baskakov S. I. Radiotehnicheskie cepi i signaly / S. I. Baskakov. — M.: Vysshaya shkola, 2003. — 462 s.